Princip fungování a uspořádání transformátoru

Něco o vývojových fázích

Při výrobě transformátorů se používají vlastnosti materiálů: kovové, magnetické, nekovové. Pro výrobu moderního vybavení využívalo mnoho vědců z předchozích let své znalosti a objevy. AG Stoletov odhalil hysterézní smyčku a speciální strukturu feromagnetické slitiny. Teorie elektromagnetických obvodů byla vytvořena bratry Hopkinson.

Elektromagnetická indukce objevuje M. Faraday, tento jev je základem akce transformátoru. Schéma prvního transformátoru se poprvé objevilo v dílech Henryho a Faradaya v roce 1831. Ale vědci zatím nepovažovali přístroj za konvertor střídavého proudu.

Francouzský mechanik v roce 1848 patentovala indukční cívku, která se stala prototypem transformátoru. V roce 1876 poprvé vynalezl transformátor Yablochkov P. N. , Zařízení bylo táhlo s několika vinutími. Transformátory s uzavřenými jádry byly navrženy bratry Hopkins v roce 1884.

Při použití chlazení olejem Zařízení začalo spolehlivěji plnit své funkce. Zařízení bylo umístěno do nádob s hrncem olejem, což vedlo ke zvýšení spolehlivosti vinutí. Ruský inventátorský mechanik Dolivo-Dobrovolsky MO navrhl první třífázový motor asynchronního typu, třífázový střídavý proud a poprvé vyrobil třífázový transformátor o výkonu 230 kW pracující z napětí 5 V.

Silové transformátory začal vyrábět v roce 1928 otevřením moskevské továrny transformátorů. Na začátku roku 1900 vyrobil anglický metalurgist první tón transformační oceli pro výrobu jader. A na počátku 30. let 20. století byl zaznamenán vzhled magnetické nasycení o 50%, pokles ztrát hysterézou o 4 krát, zvýšení magnetické propustnosti o 5 krát při kombinovaném použití ohřevu a válcování.

Typy transformátorů

Autotransformátor

Jedná se o volbu transformátoru, jehož principem je přímo připojit sekundární a primární vinutí, elektrická a elektromagnetická komunikace je sledována ve vinutí. Pro připojení a získání jiného napětí ve vinutí je k dispozici několik kabelů. Tento druh zařízení pracuje s vysokou účinností, protože se převádí jen určitá část výkonu, což je důležité s malým rozdílem ve vstupních a výstupních napětích.

Negativní charakteristiky zahrnují nepřítomnost galvanického oddělení (izolační vrstvy) mezi sekundárním a primárním obvodem. Autotransformátory se používají místo konvenčních jednotek k připojení uzemněných obvodů s úrovněmi napětí od 110 kW, přičemž poměr transformace by neměl přesáhnout 3-4.

Pozitivní je nízká cena v důsledku menší hmotnosti jádra z oceli, měděných drátů, tudíž malé hmotnosti zařízení a malých rozměrů.

Napájení

Společné standardní zařízení pro přeměnu elektřiny v sítích a zařízeních, která přijímá a využívají elektrickou energii.

Proudový transformátor

Princip fungování a uspořádání transformátoru je dodávka elektrické energie ze zdroje elektrické energie. Nejdůležitější je použití redukce primárního proudu na hodnotu používanou v měřících a ochranných obvodech, signalizaci a řízení. V sekundárním vinutí jsou zaznamenány proudové indexy 5 A nebo 1 A. Měřící přístroje připojte k sekundárnímu vinutí a připojte primární obvod, ve kterém se měří proud. Pro výpočet proudu ve druhém vinutí použijte odečty v primárním vinutí a dělejte podle poměru transformace.

Napěťový transformátor

To je nástroj pro přeměnu velkých napětí na nízké hodnoty ve standardních obvodech, měřících linkách a obvodech RZiA. Přístroj je napájen zdrojem elektrického napětí, izoluje obvody logické ochrany a měřící obvody z obvodu s vysokým napětím.

Impulsní akce

Zařízení se používá k převodu pulsních signálů s minimálním zkreslením tvaru a trvání až desítek mikrosekund. Používá se hlavně pro impulsní přenos pravoúhlého typu (nejstrmější řez a přední, přibližně konstantní kolísání amplitudy). Slouží ke konverzi krátkých video pulsů, které se neustále opakují, hlavním úkolem je přenášet transformované impulsy v původní a nenarušené podobě. Na výstupu vinutí je požadováno získání stejného tvaru napěťového impulsu, ale někdy se změní polarita nebo amplituda.

Typ oddělení

Toto zařízení nemá primární a sekundární vinutí. Transformátor se používá ke zvýšení bezpečného připojení k elektrickým sítím pro případy současného kontaktu se živými součástmi a uzemněním. Chrání před současným dotykem součástek, které nejsou vystaveny vlivu proudu, ale mohou být pod ním v důsledku selhání izolace. Jednotky jsou navrženy tak, aby zajišťovaly galvanické oddělení (izolace) elektrických obvodů.

Špičkový transformátor

Slouží k přeměně sinusového proudu na pulzní napětí s polaritou, která se mění v každé polovině.

Dvojitá škrticí klapka

Induktivní čítač nebo duální induktor je typ zařízení používající dva vinutí. Vzhledem k vzájemné indukční indukci působí účinněji než jediný plyn. Používá se jako vstupní filtrační zařízení před napájecími zdroji, signálními diferenciálními obvody a technologií se zvukem.

Trojfázové brnění

Vyrábí dvě různé základní konstrukce:

• tyč;
• obrněné.

Oba modely nemění výkon a spolehlivost zařízení, ale při výrobě existují významné rozdíly:

• typ tyče obsahuje jádro a vinutí, při pohledu na konstrukci jádro je skryto za vinutími, vidějí se pouze spodní a horní třmeny, osa vinutí má vertikální uspořádání;
• Pancéřová forma zařízení zahrnuje jádro ve formě vinutí, zatímco je vidět, že jádro za ním skrývá část vinutí transformátoru, přičemž osa vinutí může být umístěna ve svislé nebo vodorovné poloze.

Základní součásti

V jejich kvalitě přicházejí:

• magnetický systém (jádro, magnetické jádro);
• vinutí;
• chlazení.

Magnetický systém

Skládá se z prvků v sadě, nejčastěji desky jsou vyrobeny z feromagnetického materiálu nebo elektrotechnických ocelí, které jsou sestaveny v určité geometrické formě. Jeho volba je určena lokalizací základního magnetického pole transformátoru. Systém magnetického vlivu současně se všemi uzly, prvky a součástmi pro připojení částí na společný návrh se nazývá jádro transformátoru.

Část magnetického systému, který zahrnuje hlavní vinutí, se nazývá tyč. Druhá část magnetického obalu, na němž nejsou žádné pracovní vinutí a slouží k připojení magnetického obvodu, se nazývá jho. V závislosti na tom, jak se tyče nacházejí, rozdělte:

• plochý systém, kde jsou podélné tyče a třmeny umístěny ve stejné rovině;
• Prostorový systém zahrnuje jiné planární uspořádání jader a jiker;
• symetrický systém je charakterizován stejným tvarem a délkou tyčí a jejich uspořádání vzhledem k třmenům je standardní pro všechny prvky;
• asymetrický systém, v němž se všechny tyče liší ve tvaru a velikosti a jejich uspořádání není symetrické a odlišné od ostatních prvků.

Vinutí

Hlavním konstrukčním prvkem vinutí je řada paralelně zapojených vodičů (v vícežilové verzi jádra), jakmile se zakryje část magnetického jádra. Proud prutu spolu s proudem dalších otáček, vodičů a částí transformátoru vytváří magnetické pole transformátoru, v němž působí síla pohánějící proud proudem magnetického pole.

Vinutem je celkový počet závitů tvořících elektrický obvod pro sčítání EMF v závitech. Trojfázový transformátor má sadu vinutí ve třech fázích. Vodič má obvykle čtvercový průřez, aby se jeho plocha rozšířila, je rozdělen na dvě nebo více vodivých tyčí. Tato technika pomáhá omezit vířivé proudy a usnadnit práci vinutí. Čtvercový vodič se nazývá žíla. Vinutem je transponovaný kabel.

Izolace se provádí navíjecím papírem nebo lakem na smaltované bázi. Dvě paralelní jádra mohou být vyrobeny v jediné izolaci, taková sada se nazývá kabel. Chcete-li pochopit, jak funguje transformátor, musíte znát oddělení vinutí podle typu. V závislosti na účelu navíjení jsou:

• základní, ty, které přijmou konvertovanou energii nebo střídají střídavý proud;
• regulace jsou určeny pro normalizaci napěťového koeficientu s malými hodnotami proudu ve vinutích;
• Pomocné prvky jsou určeny k elektrickému napájení vlastních potřeb menší kapacity než jmenovitý výkon transformátoru, magnetizace magnetického systému proudu konstantní hodnoty.

V závislosti na verzi jsou vinutí rozděleny na:

• obyčejné - otáčky se dělají po celé délce ve směru osy, následné cívky se pevně navinou, bez mezery;
• šroub - mají vícevrstvé překrytí, jsou umístěny vzdálenosti mezi vinutími a vinutím;
• Vinutí disku obsahují disky zapojené v sérii, zatímco vinutí v podobě spirály je navinuté uprostřed každého z nich;
• Vzhled fólie je vyroben z hliníkového nebo měděného plechu o různé tloušťce.

Chladicí nádrž

Jedná se o olejovou nádrž, poskytuje ochranu aktivní složky, slouží jako podpora pro řídicí zařízení a pomocná zařízení. Před přidáním oleje do nádrže je vzduch čerpán pro bezpečnou izolační dielektrickou pevnost. Během výroby musí být zvukové kmitočty z jádra transformátoru a z prvků nádrže shodné.

Konstrukce poskytuje dodatečné parametry pro rozšíření oleje za tepla, někdy i další expanzní nádoba. Pokud se jmenovitý výkon transformátoru zvýší, proudy uvnitř i venku povedou k přehřátí konstrukce. Podobně působí magnetický rozptýlený proud uvnitř nádrže. Pro snížení negativního dopadu obklopují vložky z nemagnetických materiálů izolační vložky s vysokým proudem.

Aplikace transformátorů

Vzhledem k tomu, že ztráty na vytápění drátu jsou úměrné proudu na čtverci vedoucím podél tohoto drátu, pak při přenosu elektrické energie na dlouhé vzdálenosti by mělo být aplikováno vysoké napětí při nízké proudové síle. Z důvodu bezpečnosti doma nepoužívejte příliš vysoké napětí. Pro regulaci napětí v síti se používají transformátory, které zvyšují napětí před přenosem přes vysokonapěťové vedení, a pak spotřebovávají indikátory před spotřebitelským použitím.

Napájení různých uzlů pro příjem elektrické energie vyžaduje řadu indikátorů napětí (v televizi, počítači). V minulých obdobích byl transformátor těžký a těžkopádný, ale s rostoucí frekvencí střídavého proudu se mohou snížit rozměry zařízení. Proto se v moderních zařízeních nejprve rektifikuje elektrický proud, pak se přemění na impulsy s vysokou frekvencí. Poslední proudy přejdou na impulzní transformátor, aby se přeměnil na správné napětí.